CN117677079A - 电路板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提出一种电路板及其制备方法，制备方法包括：在铜箔层表面形成石墨烯层，在石墨烯层表面形成粘接层，得到复合板；在线路基板的至少一侧压合复合板，得到中间体；将铜箔层制作形成第一线路层；将石墨烯层制作形成第二线路层，第一线路层和第二线路层相贴合构成导电层，得到电路板。本申请通过在铜箔层上生长石墨烯层，并制作成包括适于传送低频讯号的第一线路层和适于传送高频讯号的第二线路层的导电层，第二线路层由于具有优于铜箔线路层的电迁移率，从而能够降低传输过程中的损耗，进而能改善由于铜箔线路层在高频下因集肤效应造成的高损耗缺陷。
Description
技术领域
本申请涉及一种电路板的制备方法及由该制备方法制备而成的电路板。
背景技术
现有的电路板，通常是利用铜箔形成线路层。但是，铜箔因粗糙度影响在高频应用下容易产生集肤效应(Skin effect)，进而造成电性传输或接受损耗。集肤效应是指导体中有交流电或者交变电磁场时，导体内部的电流分布不均匀的一种现象。随着与导体表面的距离逐渐增加，导体内的电流密度呈指数递减，即导体内的电流会集中在导体的表面。从与电流方向垂直的横切面来看，导体的中心部分电流强度基本为零，即几乎没有电流流过,只在导体边缘的部分会有电流。简单而言就是电流集中在导体的“皮肤”部分，所以称为集肤效应。
发明内容
有鉴于此，本申请提出一种电路板及其制备方法，以改善固有铜箔在高频下因集肤效应造成的高损耗缺陷。
本申请一方面提供一种电路板的制备方法，包括：
在铜箔层的一表面形成石墨烯层，在所述石墨烯层背离所述铜箔层的表面形成粘接层，得到复合板；
在线路基板的至少一侧压合一所述复合板，得到中间体，其中，所述粘接层位于所述石墨烯层和所述线路基板之间；
将所述铜箔层制作形成第一线路层；
将所述石墨烯层制作形成第二线路层，所述第一线路层和所述第二线路层相贴合构成导电层，得到所述电路板。
一种实施方式中，所述铜箔层的厚度为18～35μm。所述石墨烯层的厚度小于或等于1nm，所述粘接层的厚度为50～100μm。
一种实施方式中，在“将所述铜箔层制作形成第一线路层”的步骤之前，所述制备方法还包括如下步骤：在所述中间体上形成导电结构，以电连接所述铜箔层、所述石墨烯层和所述线路基板。
一种实施方式中，在所述中间体上形成导电结构的步骤包括：在所述中间体上设置通孔以贯穿所述复合板和所述线路基板，在所述通孔的孔壁设置导电材料以形成所述导电结构。
一种实施方式中，将所述石墨烯层制作形成第二线路层的步骤包括：通过氧气等离子体将石墨烯部分移除，从而形所述第二线路层。
一种实施方式中，所述粘接层的材质包括环氧树脂、聚氧化二甲苯、聚苯醚、BT树脂或聚对苯二甲酸乙二醇酯中的一种或多种。
一种实施方式中，所述制备方法还包括：在所述导电层的表面设置防护层。
本申请另一方面还提供一种电路板，包括线路基板和外层线路板。所述外层线路板设置于所述线路基板的至少一侧。所述外层线路板包括导电层和粘接层，所述导电层包括层叠设置的第一线路层和第二线路层，所述粘接层位于所述第二线路层和所述线路基板之间，所述第二线路层位于所述第一线路层和所述粘接层之间。所述第二线路层为石墨烯线路层。
一种实施方式中，所述电路板还包括导电结构，所述导电结构电连接所述导电层和所述线路基板。
一种实施方式中，所述电路板还包括防护层，所述防护层设置于所述导电层的表面。
本申请通过在铜箔层上生长石墨烯层，并制作成包括适于传送低频讯号的第一线路层和适于传送高频讯号的第二线路层的导电层，第二线路层由于具有优于铜箔线路层的电迁移率，从而能够降低传输过程中的损耗，进而能改善由于铜箔线路层在高频下因集肤效应造成的高损耗缺陷。本申请所述电路板因为能降低损耗，在布局走线时能减短线路长度，增加线路密度，从而能用于建立更高速的电子元器件或设备。本申请所述电路板可应用于天线(antenna)、滤波器(filters)、传感器(sensor)、柔性电子设备(flexibledevices)、5G和军用通讯(Military communications)等方面。
附图说明
图1为本申请一实施方式提供的制备复合板的剖面示意图。
图2为将图1所示的复合板与一线路基板叠设后的剖面示意图。
图3为将图2所示的结构压合后得到的中间体的剖面示意图。
图4为对图3所示的中间体形成导电结构后的剖面示意图。
图5至图6为对图4所示的结构形成第一线路层的剖面示意图。
图7为对图6所示的结构形成第二线路层的剖面示意图。
图8为在图7所示结构的第一线路层和第二线路层的外侧形成防护层的剖面示意图。
主要元件符号说明
电路板 100
铜箔层 11
石墨烯层 12
粘接层 13
复合板 10
线路基板 20
中间体 30
导电结构 31
通孔 301
第一线路层 110
抗蚀膜 111
第二线路层 120
导电层 130
防护层 40
外层线路板 101
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本申请实施例。
具体实施方式
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请实施例的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请实施例。
需要说明，本申请实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本申请中如涉及“第一”“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
这里参考剖面图描述本申请的实施例，这些剖面图是本申请理想化的实施例(和中间构造)的示意图。因而，由于制造工艺和/或公差而导致的图示的形状不同是可以预见的。因此，本申请的实施例不应解释为限于这里图示的区域的特定形状，而应包括例如由于制造而产生的形状的偏差。图中所示的区域本身仅是示意性的，它们的形状并非用于图示装置的实际形状，并且并非用于限制本申请的范围。
下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。
请参阅图1至图8，本申请一实施方式提供一种电路板100的制备方法，其包括如下步骤：
步骤S1，请参阅图1，其示出了本申请一实施方式提供的复合板10的制备方法。
首先，提供一铜箔层11，在所述铜箔层11的一表面形成一石墨烯(graphene)层12。所述铜箔层11可为但不限于THE(高温高延铜箔)、RTF(双面粗化铜箔)或VLP(超低轮廓铜箔)等类型铜箔，本申请并不作限制。石墨烯具有优于铜的电迁移率，从而能够降低传输过程中的损耗，适于应用于高速、高频传输。
本实施例中，采用化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，CVD)法生长所述石墨烯层12。本申请对采用CVD法生长石墨烯层12的工艺不作限定，可以为任何公知的方法。具体工艺可为：往反应腔中通入甲烷(CH4)和惰性气体的混合气体，混合气体中CH4含量约为200ppm～20000ppm，混合气体流量约为0.2sccm～50sccm，同时调节H2流量约为0.2sccm～50sccm，惰性气体(可为但不限于氩气等，纯度可为99.99％)流量约为300sccm以上，压力维持1个大气压，生长时间为10min～20h，在铜箔层11表面覆盖生长出石墨烯层12。
当然，还可以采用其他任何公知的方法以形成石墨烯层12。例如，还可以采用薄膜转移法等在铜箔层11的表面形成石墨烯层12。
一些实施例中，所述铜箔层11的厚度可为但不限于18～35μm。优选的，所述铜箔层11的厚度为18μm或35μm。所述石墨烯层12的厚度可小于或等于1nm，本申请并不作限制。
然后，在所述石墨烯层12背离所述铜箔层11的表面形成粘接层13，得到一具有三明治结构的复合板10。所述粘接层13可通过但不限于涂覆工艺设置于所述石墨烯层12背离所述铜箔层11的表面。石墨烯层12的表面相较于铜箔层11的表面更为平滑，结合强度较弱，设置所述粘接层13能提高所述复合板10的结合强度，使所述复合板10兼具电性传输损耗低以及高结合强度的优点。
一些实施例中，所述粘接层13的材质可为但不限于环氧树脂(epoxy)、聚氧化二甲苯(PPO)、聚苯醚(PPE)、BT树脂或聚对苯二甲酸乙二醇酯(聚酯，PET)中的一种或多种。BT树脂是以双马来酰亚胺(BMI)和三嗪为主树脂成份，并加入环氧树脂、聚苯醚或烯丙基化合物等作为改性组分，所形成的热固性树脂。
一些实施例中，所述粘接层13的厚度可为但不限于50～100μm。
步骤S2，请参阅图2和图3，在线路基板20的至少一侧压合一所述复合板10，得到中间体30。
如图2所示，本实施方式中，在线路基板20的相对两侧(图2中为上下两侧)分别叠设一复合板10，也即，线路基板20位于两个复合板10之间。在其它实施方式中，也可只在线路基板20的一侧(如上侧或下侧)叠设一复合板10。复合板10的粘接层13面向所述线路基板20设置。所述线路基板20可以为双层板或多层板，本申请并不作限制。
如图3所示，将两个复合板10分别压合于线路基板20的上下两侧，使所述复合板10通过所述粘接层13与所述线路基板20连接，得到所述中间体30。
步骤S3，请参阅图4，在所述中间体30上形成导电结构31。
如图4所示，首先，可通过但不限于机械钻孔、镭射等方式在中间体30上形成通孔301，所述通孔301沿厚度方向贯穿整个中间体30。通孔301的数量可为一个或多个，本实施方式中，通孔301的数量为两个。然后，可对所述通孔301进行除胶渣步骤。接着，在所述通孔301中填充或电镀导电材料形成所述导电结构31。本实施方式中，所述导电结构31为导电孔，所述导电孔通过在通孔301中镀铜形成。在其它实施方式中，所述导电结构31还可以为导电柱。所述导电结构31电连接所述铜箔层11、所述石墨烯层12和所述线路基板20。
步骤S4，请参阅图5和图6，将所述铜箔层11制作形成第一线路层110。所述第一线路层110适用于低频讯号传送。
具体的，可在铜箔层11的外侧形成一层抗蚀膜111(例如将抗蚀膜111压合于铜箔层11的外侧)，然后进行曝光、显影、蚀刻、去除所述抗蚀膜111后形成所述第一线路层110。所述压膜、曝光、显影、蚀刻、去膜等步骤为本领域常用技术手段，在此不再赘述。可以理解，所述蚀刻步骤只会对铜箔层11进行蚀刻，并不会对石墨烯层12造成影响。
步骤S5，请参阅图7，将所述石墨烯层12制作形成第二线路层120，第一线路层110和第二线路层120相贴合构成导电层130，得到电路板100。所述第二线路层120适用于高频讯号传送。本申请中，“相贴合”指的是相互接触且零间隙配合。
具体的，可通过但不限于氧等离子体(O2 plasma)的方式将石墨烯部分移除，从而形成所述第二线路层120。
可以理解，在形成导电层130后，导电结构31便电连接所述导电层130和所述线路基板20。
步骤S6，请参阅图8，所述制备方法还可包括在所述导电层130的表面设置防护层40的步骤。本实施方式中，所述防护层40可为一覆盖膜层(cover-lay，CVL)，在其它实施方式中，所述防护层40还可以为防焊层。所述防护层40用于保护导电层130，以免受到外界水汽侵袭或异物刮伤等。
请参阅图7，本申请另一方面还提供一种电路板100，其包括线路基板20和外层线路板101。所述外层线路板101板设置于所述线路基板20的至少一侧，本实施方式中，两个外层线路板101分别设置于线路基板20的相对两侧(即图7中线路基板20的上下两侧)。在其它实施方式中，外层线路板101也可只设置于线路基板20的一侧(如上侧或下侧)。所述外层线路板101包括导电层130和粘接层13，导电层130包括层叠设置的第一线路层110和第二线路层120，所述粘接层13位于所述第二线路层120和所述线路基板20之间，所述第二线路层120位于所述第一线路层110和所述粘接层13之间。其中，所述第二线路层120为石墨烯线路层，也即，所述第二线路层120由石墨烯层12制作而成。
如图7所示，所述电路板100还包括导电结构31，所述导电结构31电连接所述导电层130和所述线路基板20。本实施方式中，所述导电结构31为导电孔。在其它实施方式中，所述导电结构31还可以为导电柱。
如图8所示，所述电路板100还可包括防护层40，所述防护层40设置于所述导电层130的表面。本实施方式中，所述防护层40可为一覆盖膜层(cover-lay，CVL)，在其它实施方式中，所述防护层40还可以为防焊层。所述防护层40用于保护第一线路层110和第二线路层120，以免受到外界水汽侵袭或异物刮伤等。
本申请通过在铜箔层11上生长石墨烯层12，并制作成包括适于传送低频讯号的第一线路层110和适于传送高频讯号的第二线路层120的导电层130，第二线路层120由于具有优于铜箔线路层的电迁移率，从而能够降低传输过程中的损耗，进而能改善由于铜箔线路层在高频下因集肤效应造成的高损耗缺陷。本申请所述电路板100因为能降低损耗，在布局走线时能减短线路长度，增加线路密度，从而能用于建立更高速的电子元器件或设备。本申请所述电路板100可应用于天线、滤波器、传感器、柔性电子设备、5G和军用通讯等方面。
以上说明是本申请一些具体实施方式，但在实际的应用过程中不能仅仅局限于这些实施方式。对本领域的普通技术人员来说，根据本申请的技术构思做出的其他变形和改变，都应该属于本申请的保护范围。
Claims (10)
1.一种电路板的制备方法，其特征在于，包括：
在铜箔层的一表面形成石墨烯层，在所述石墨烯层背离所述铜箔层的表面形成粘接层，得到复合板；
在线路基板的至少一侧压合一所述复合板，得到中间体，其中，所述粘接层位于所述石墨烯层和所述线路基板之间；
将所述铜箔层制作形成第一线路层；
将所述石墨烯层制作形成第二线路层，所述第一线路层和所述第二线路层相贴合构成导电层，得到所述电路板。
2.如权利要求1所述的电路板的制备方法，其特征在于，所述铜箔层的厚度为18～35μm，所述石墨烯层的厚度小于或等于1nm，所述粘接层的厚度为50～100μm。
3.如权利要求1所述的电路板的制备方法，其特征在于，在“将所述铜箔层制作形成第一线路层”的步骤之前，所述制备方法还包括如下步骤：在所述中间体上形成导电结构，以电连接所述铜箔层、所述石墨烯层和所述线路基板。
4.如权利要求3所述的电路板的制备方法，其特征在于，在所述中间体上形成导电结构的步骤包括：在所述中间体上设置通孔以贯穿所述复合板和所述线路基板，在所述通孔的孔壁设置导电材料以形成所述导电结构。
5.如权利要求1所述的电路板的制备方法，其特征在于，将所述石墨烯层制作形成第二线路层的步骤包括：通过氧气等离子体将石墨烯部分移除，从而形所述第二线路层。
6.如权利要求1所述的电路板的制备方法，其特征在于，所述粘接层的材质包括环氧树脂、聚氧化二甲苯、聚苯醚、BT树脂或聚对苯二甲酸乙二醇酯中的一种或多种。
7.如权利要求1所述的电路板的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：在所述导电层的表面设置防护层。
8.一种电路板，其特征在于，包括：
线路基板；和
外层线路板，所述外层线路板设置于所述线路基板的至少一侧；所述外层线路板包括导电层和粘接层，所述导电层包括层叠设置的第一线路层和第二线路层，所述粘接层位于所述第二线路层和所述线路基板之间，所述第二线路层位于所述第一线路层和所述粘接层之间，所述第二线路层为石墨烯线路层。
9.如权利要求8所述的电路板，其特征在于，所述电路板还包括导电结构，所述导电结构电连接所述导电层和所述线路基板。
10.如权利要求8所述的电路板，其特征在于，所述电路板还包括防护层，所述防护层设置于所述导电层的表面。
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